CN101535912B - 用于用矿物的固体燃料运行的燃烧系统的空气量调节的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于用矿物的固体燃料运行的燃烧系统的空气量调节方法，其中燃烧系统具有一垂直的燃烧室，该燃烧室在燃烧室的下面的区域内包括至少一个粉煤燃烧器并且在从下向上被燃烧气体流过的燃烧室的上面的区域内包括至少一个燃耗空气平面，其中该方法包括：向一个/多个粉煤燃烧器供给一燃烧器空气量和向一个/多个燃耗空气平面供给一燃耗空气量，其中根据当前的燃烧效率预控制所述燃烧器空气量和燃耗空气量；通过一O2调节器在超过或低于在烟气中的O2额定值时校正预控制的燃烧器空气量；以及通过一NOx调节器校正通过O2调节器预定的燃烧器空气量，所述NOx调节器在低于烟气中一下限的NOx额定值时将向所述一个/多个燃烧器那边的燃烧器空气量提高一分空气量Δ空气和将向所述一个/多个燃耗空气平面那边的燃耗空气量减少该分空气量Δ空气，并且所述NOx调节器在超过烟气中一上限的NOx额定值时将向一个/多个燃烧器那边的燃烧器空气量减少一分空气量Δ空气和将向一个/多个燃耗空气平面那边的燃耗空气量提高该分空气量Δ空气，或通过NOx调节器校正O2调节器的O2额定值，所述NOx调节器在低于烟气中的一下限的NOx额定值时提高O2额定值并从而提高向所述一个/多个燃烧器那边的燃烧器空气量，并且所述NOx调节器在超过烟气中一上限的NOx额定值时降低O2额定值并从而减少向所述一个/多个燃烧器那边的燃烧器空气量。本发明还涉及一用于空气量调节的装置。

Description

用于用矿物的固体燃料运行的燃烧系统的空气量调节的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种方法和装置用于用矿物的固体燃料运行的燃烧系统的空气量的调节。
背景技术
用于用矿物的固体燃料运行的燃烧系统的空气量调节的方法和装置已知用于不同的应用目的。当前的燃烧系统具有一垂直的燃烧室，其在燃烧室的下面的区域内包括至少一个粉煤燃烧器并且在从下向上被燃烧气体或烟气流过的燃烧室的上面的区域内包括至少一个燃耗空气平面。
这样的燃烧系统例如用于褐煤或烟煤燃烧的大型结构的蒸汽发生器(大于100MW(电))，其空气量调节这样构成，即根据燃烧效率或燃烧器效率、亦即通过粉煤燃烧器产热率校正的燃料量预控制燃烧器空气量(Brennerluftmenge)和燃耗空气量(Ausbrandluftmenge)。预控制的燃烧器空气量通过一O2调节器校正，O2调节器在Luvo(空气预热器)之前，即在Luvo的烟气流动侧的上游，调节一确定的烟气中的O2含量。在O2调节器之前可以设置一CO调节器，如果CO排放是高的则其增加O2调节器的O2额定值，而如果CO排放是低的则其相应地降低O2额定值。
在大型蒸汽发生器中CO排放是很少的，这是由系统造成的，由于在燃烧室中很长的停留时间，并且在高的空气系数λ时，亦即在空气相对于待燃烧的燃料的一高的比例时，在粉煤燃烧器的上边缘部分地达到零。一具有显著的CO排放的运行方式在这里意味着，很缺乏空气地操作燃烧区域。这虽然导致少的NOx排放，但缺乏空气的运行方式根据煤质量可能是不符合要求的和不利的，因为在蒸汽发生器的燃烧室的各管壁上可以形成增大的结渣和/或可以发生对蒸汽发生器的燃烧室的各管壁的腐蚀作用。
发明内容
现在本发明的目的是，提供一种方法用于用矿物的固体燃料运行的燃烧系统的空气量调节，其避免上述缺点。本发明的目的特别是，提供一种方法用于用矿物的固体燃料运行的燃烧系统，在其燃烧系统中烧尽倾向于结渣的燃料，同时最大程度地避免在蒸汽发生器的燃烧室管壁上的结渣和/或腐蚀作用和同时保持法定的NOx排放值。此外本发明的目的是，建议一种用于空气量调节的装置。
上述关于方法的目的通过权利要求1的特征达到，而关于装置的目的通过权利要求7的特征来达到。
由各从属权利要求得知本发明的有利的实施形式。
通过按照本发明的解法提供一种方法和装置用于用矿物的固体燃料运行的燃烧系统，其具有以下优点：
改善在蒸汽发生器的燃烧室管壁和下游加热面上的污染行为和结渣行为；
防止燃烧室管壁腐蚀；
提高蒸汽发生器的可用性和运行时间。
本发明的一有利的构成设定，O2调节器的O2额定值的校正通过一CO调节器在超过或低于烟气中的CO额定值时来实现。借此确保在提高的CO值的情况下提供足够的燃烧空气。
在本发明的有利的实施形式中，为了通过一NOx调节器校正通过O2调节器校正的燃烧器空气量，考虑NOx日平均值。通过该措施除当前的NOx的实际值外，还包括NOx日平均值，并且燃烧系统的空气调节变成均匀的。
在本发明的有利的构成中将减少的或提高的分空气量Δ空气通过一分量调节器分给两个燃耗空气平面。在另一有利的构成中可以将减少的或提高的分空气量Δ空气按0至100％的比例分给两个燃耗空气平面。这些措施的优点是，可以有力地校准获得的运行优化。
此外可以有利的是，在通过NOx调节器校正燃烧器空气量和燃耗空气量时或在通过NOx调节器校正O2调节器的O2额定值时O2调节器除对燃烧器空气量产生影响外，还部分地也对燃耗空气量产生影响。通过该措施达到，可以有力地校准获得的运行优化。
附图说明
以下借助附图和描述更详细地说明本发明的各实施例。其中：
图1示意示出一蒸汽发生器的纵剖面图，其具有一按照发明的燃烧系统和包括多个在烟气侧处在蒸汽发生器与环境之间的部件；
图2如图1，但包括两个燃耗空气平面；
图3按照本发明的空气量调节方法的原理调节结构；
图4如图3，但另一调节方法。
具体实施方式
用于用矿物的固体燃料运行的燃烧系统的空气量调节的本发明的方法和装置通常用于大型的褐煤或烟煤生火的具有大于100MW电效率蒸汽发生器中，特别用于用倾向于结渣的燃料生火的蒸汽发生器中。图1以纵剖面图示出一包括这样的燃烧系统的蒸汽发生器1。蒸汽发生器1具有一垂直的通常横截面为矩形的燃烧室2，其基本上全面地由许多管壁包围，它们因此构成各燃烧室壁3。在燃烧室2的下面的区域内在燃烧室拐角中和/或在燃烧室壁3中设置多个粉煤燃烧器4用以燃烧矿物的固体燃料。图1中示例性设置两个燃烧器平面5、6，它们分别以各两个粉煤燃烧器4位于四个燃烧室壁3的每一个中。在燃烧室2的上面的区域内，亦即在粉煤燃烧器4的燃烧侧的或烟气侧的下游在一燃耗空气平面9上设置多个燃耗空气喷嘴8。
本发明的用于用矿物的固定燃料运行的燃烧系统的空气量调节的方法设定向各粉煤燃烧器4供给一燃烧器空气量和向燃耗空气平面9的空气喷嘴8供给一燃耗空气量，其中根据当前的燃烧器或燃烧效率预控制燃烧器空气量和燃耗空气量，并且通过一O2调节器21在超过或低于烟气中的O2的额定值时实现所述预控制的燃烧器空气量的校正。此外设定通过一NOx调节器22校正通过O2调节器21预定的燃烧器空气量，该NOx调节器在低于一在烟气中的下限的NOx额定值时将向燃烧器4那边的燃烧器空气量提高一分空气量Δ空气和将向燃耗空气平面9那边的燃耗空气量减少该分空气量Δ空气，而在超过一在烟气中的上限的NOx的额定值时该NOx调节器将向燃烧器4那边的燃烧器空气量减少一分空气量Δ空气和将向燃耗空气平面9那边的燃耗空气量提高该分空气量Δ空气。或者设定通过一NOx调节器校正O2调节器的O2的额定值，该NOx调节器在低于一在烟气中的下限的NOx的额定值时提高O2的额定值并从而提高向燃烧器4那边的燃烧器空气量，而该NOx调节器在超过一在烟气中的上限的NOx的额定值时降低O2的额定值并从而减少向燃烧器4那边的燃烧器空气量。图3以一原理调节结构的形式示出上述的调节方法。
通过按照本发明的方法达到燃烧系统的一运行方式，其中在粉煤燃烧器4的燃烧器的上边缘7上校准至一尽可能高的空气系数λ，同时保持法定的NOx排放极限值。在燃烧器的上边缘7上的空气系数可以例如为1.05，其中众所周知地空气系数λ描述存在的空气量对燃料的化学计量的燃烧所需要的空气量之比例。在一如此提高的空气系数λ的情况下在倾向于形成污染或结渣的煤或燃料燃烧时可以显著地减小在蒸汽发生器的燃烧室管壁3和下游加热面上的污染和结渣倾向，从而达到蒸汽发生器1的可接受的可用性和运行时间。在倾向于对燃烧室管壁3形成腐蚀作用的煤的情况下，在燃烧器的上边缘7上的高的空气系数λ改善燃烧室管壁气氛并防止燃烧室管壁3腐蚀。这同样导致装置的一较高的可用性和运行时间。这样确定燃烧器的上边缘7，即在存在一粉煤燃烧器4时在其上边缘上找到燃烧器的上边缘7，在多个粉煤燃烧器4或多个燃烧器平面5、6时在最上面的燃烧器4或各最上面的燃烧器4的上边缘上找到燃烧器的上边缘7。
不同的废气或烟气值的实际状态的测定(例如O2、CO、NOx，它们的实际值则由相应的调节器21、22、23获得或供给相应的调节器且由其处理)关于O2通常在烟气路径12内的烟气流中在流动测在空气预热器13之前的O2测量点18(空气预热器13的烟气测的上游)进行，空气预热器13在燃烧室2与烟气排出口之间的烟气路径中处于大气中；并且关于CO和NOx的排放值通常在烟气路径12内的烟气流中在流动侧在烟囱或冷却塔17之前(在烟囱或冷却塔的烟气侧的上游)的NOx测量点19和CO测量点20进行。图1和2还示出在燃烧室2与烟囱或冷却塔17之间的烟气路径中设置的空气预热器13、过滤器14、抽引通风机15和烟气脱硫装置(REA)。
通常在大型蒸汽发生器1中CO排放是很少的，这是由系统造成的，由于其在燃烧室2中很长的停留时间，并且人们可以或完全放弃一CO调节器或安装它并使其无活性的。在较小的燃烧室2和较高的CO排放的情况下可以按图4使用一这样的CO调节器或激活一无活性的CO调节器。对此通过CO调节器23校正O2调节器21的O2的额定值，其中在超过烟气中CO的额定值时提高O2的额定值而在低于烟气中的CO的额定值时降低O2的额定值。借此可以将CO排放和NOx排放保持在其允许的极限值内。
可以有利地进一步构成本发明的用于用矿物的固体燃料运行的燃烧系统的方法，即为了通过一NOx调节器22校正通过O2调节器校正的燃烧器空气量，考虑NOx日平均值。
图2示出一包括两个燃耗空气平面1、2(9、10)的蒸汽发生器1。由于NOx调节器22按照本发明在低于一烟气中的下限的NOx的额定值时将向燃烧器4那边的燃烧器空气量提高一分空气量Δ空气和将向燃耗空气平面9、10那边的燃耗空气量减少同一分空气量Δ空气，或在超过一在烟气中的上限的NOx的额定值时NOx调节器22将向燃烧器4那边的燃烧器空气量减少一分空气量Δ空气和将向燃耗空气平面9、10那边的燃耗空气量提高同一分空气量Δ空气，所以在两个燃耗空气平面1、2(9、10)的情况下可将减少的或提高的分空气量Δ空气通过一分量调节器24分给两个燃耗空气平面1、2(9、10)。分空气量Δ空气向两个燃耗空气平面1、2(9、10)的分配通过分量调节器24可以按0至100％的比例实现，亦即例如平面1(9)包含分空气量Δ空气的0％和平面2(10)包含其100％或平面1(9)包含分空气量Δ空气的60％和平面2(10)包含其40％。
如果按照本发明通过NOx调节器22校正燃烧器空气量和燃耗空气量或通过NOx调节器22校正O2调节器21的O2的额定值，则O2调节器除按照本发明对燃烧器空气量产生影响外也还对燃耗空气量产生影响(图3和4)。
为调节燃烧器空气量使用的当前的燃烧室或燃烧效率通常涉及一未示出的输送装置的转速，输送装置定量供给粉煤燃烧器4燃料，其中根据燃料产热率校正输送装置转速。在相同的燃烧室或燃烧效率时因此一具有不良的产热率的燃料要求输送装置的较高的较速或输送速度。
每一燃耗空气平面9、10具有多个空气喷嘴8，它们例如可以沿燃烧室管壁3均匀地分布，以便确保将燃耗空气有效地输入部分地仍未烧尽的烟气中。通过沿烟气侧在(输入燃烧器空气量的)实际的主燃烧过程的下游输入燃耗空气，在最大程度上烧尽仍未烧尽的组分(固体粒子，燃气)。
附图标记清单
1     蒸汽发生器
2     燃烧室
3     燃烧室壁或燃烧室管壁
4     粉煤燃烧器
5     燃烧器平面，第一
6     燃烧器平面，第二
7     燃烧器的上边缘
8     燃耗空气喷嘴
9     燃耗空气平面，第一
10    燃耗空气平面，第二
11    下游加热面
12    烟气路径
13    空气预热器(Luvo)
14    过滤器
15    抽引通风机
16    烟气脱硫装置
17    烟囱或冷却塔
18    O2测量点
19    NOx测量点
20    CO测量点
21    O2调节器
22    NOx调节器
23    CO调节器
24    分量调节器

Claims (9)

1.用于用矿物的固体燃料运行的燃烧系统的空气量调节方法，其中燃烧系统具有一垂直的燃烧室，该燃烧室在燃烧室的下面的区域内包括至少一个粉煤燃烧器并且在从下向上被燃烧气体流过的燃烧室的上面的区域内包括至少一个燃耗空气平面，其中该方法包括：
向一个/多个粉煤燃烧器供给一燃烧器空气量和向一个/多个燃耗空气平面供给一燃耗空气量，其中根据当前的燃烧效率预控制所述燃烧器空气量和燃耗空气量；
在超过或低于烟气中的O2额定值时通过一O2调节器校正所述预控制的燃烧器空气量；以及
通过一NOx调节器校正所述通过O2调节器校正的燃烧器空气量，在低于烟气中一下限的NOx额定值时所述NOx调节器将向所述一个/多个燃烧器那边的燃烧器空气量提高一分空气量Δ空气和将向所述一个/多个燃耗空气平面那边的燃耗空气量减少该分空气量Δ 空气，并且在超过烟气中一上限的NOx额定值时所述NOx调节器将向所述一个/多个燃烧器那边的燃烧器空气量减少一分空气量Δ空气和将向所述一个/多个燃耗空气平面那边的燃耗空气量提高该分空气量Δ空气，
或通过NOx调节器校正O2调节器的O2额定值，在低于烟气中的一下限的NOx额定值时所述NOx调节器提高O2额定值并从而提高向所述一个/多个燃烧器那边的燃烧器空气量，并且在超过烟气中一上限的NOx额定值时所述NOx调节器降低O2额定值并从而减少向所述一个/多个燃烧器那边的燃烧器空气量。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在超过或低于烟气中的CO额定值时通过一CO调节器实现O2调节器的O2额定值的校正。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，为了通过NOx调节器校正通过O2调节器校正的燃烧器空气量，考虑NOx日平均值。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在存在两个燃耗空气平面的情况下将所述减少的或提高的分空气量Δ空气通过一分量调节器分给所述两个燃耗空气平面。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，能够将所述减少的或提高的分空气量Δ空气按0至100％的比例分给所述两个燃耗空气平面。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过NOx调节器校正燃烧器空气量和燃耗空气量时或在通过NOx调节器校正O2调节器的O2额定值时，O2调节器除对燃烧器空气量产生影响外还部分地对燃耗空气量产生影响。
7.用于用矿物的固体燃料运行的燃烧系统的空气量调节的装置，其中燃烧系统具有一垂直的燃烧室(2)，该燃烧室在燃烧室(2)的下面的区域内包括至少一个粉煤燃烧器(4)和在从下向上由燃烧气体流过的燃烧室(2)的上面的区域内包括至少一个燃耗空气平面(9、10)，其中该装置包括：
至少一个粉煤燃烧器(4)以及至少一个燃耗空气平面(9、10)，所述粉煤燃烧器能被供给一燃烧器空气量，并且所述燃耗空气平面能被供给一燃耗空气量，其中根据当前的燃烧效率预控制所述燃烧器空气量和燃耗空气量；
一O2调节器(21)，在超过或低于烟气中的O2额定值时该O2调节器校正所述预控制的燃烧器空气量；以及
一NOx调节器(22)，该NOx调节器校正通过O2调节器(21)校正的燃烧器空气量，其中在低于烟气中一下限的NOx额定值时NOx调节器将向所述一个/多个燃烧器(4)那边的燃烧器空气量提高一分空气量Δ空气和将向所述一个/多个燃耗空气平面(9、10)那边的燃耗空气量减少该分空气量Δ空气，并且在超过烟气中一上限的NOx额定值时所述NOx调节器将向所述一个/多个燃烧器(4)那边的燃烧器空气量减少一分空气量Δ空气和将向所述一个/多个燃耗空气平面(9、10)那边的燃耗空气量提高该分空气量Δ空气，
或一NOx调节器(22)，该NOx调节器校正O2调节器(21)的O2额定值，其中在低于烟气中一下限的NOx额定值时该NOx调节器提高O2额定值并从而提高向所述一个/多个燃烧器(4)那边的燃烧器空气量，并且在超过烟气中一上限的NOx额定值时该NOx调节器降低O2额定值并从而减少向所述一个/多个燃烧器(4)那边的燃烧器空气量。
8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置包括一CO调节器(23)，在超过或低于烟气中的CO额定值时该CO调节器校正O2调节器(21)的O2额定值。
9.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置包括一分量调节器(24)，该分量调节器在存在两个燃耗空气平面(9、10)的情况下将所述减少的或提高的分空气量Δ空气分给所述两个燃耗空气平面(9、10)。
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